研究人员开发优于天然软骨的水凝胶 将在2023年进行临床试验

2022年08月15日 14:19 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

关节疼痛是一种常见的衰老疾病,因为软骨容易磨损。现在,杜克大学的研究人员开发了一种新的水凝胶,它比真实的软骨更强、更耐用,这可以使膝关节植入物更持久。

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天然软骨在缓冲关节方面发挥着重要作用,但不幸的是,它在因年龄或受伤而受损后并不能很好地自我再生。目前的治疗方案通常仅限于止痛药、物理治疗,或者如果事情发展得太远,需要进行全膝关节重建。但如果杜克大学团队的新工作得到证实,一个更好的选择可能很快就会出现。

柔软而有弹性的水凝胶已被研究为潜在的软骨替代材料,但它们中的大多数都太弱了,无法支撑很多重量。2020年,杜克大学团队创造了一种水凝胶,其特性与天然软骨一样好--现在他们已经开发出了一个超越真实事物的版本。

新的水凝胶是由纤维素纤维组成的,纤维素纤维使材料在被拉伸时很结实,并注入了聚乙烯醇,帮助它恢复到原来的形状。该团队还对其制造方法进行了调整--他们没有像大多数水凝胶那样对其进行冷冻和解冻,而是像玻璃一样对其进行了退火处理,这引发了聚合物网络中更多晶体的形成。

最终的结果是水凝胶的拉伸强度(承受拉伸)为51MPa,压缩强度(承受压力)为98MPa。该团队说,这比天然软骨的抗拉强度高26%,抗压强度高66%。它也是其他通过冷冻和解冻制成的水凝胶的抗拉强度的五倍和抗压强度的两倍。

在其他测试中,该团队使用一台机器将他们的人造软骨与天然软骨摩擦一百万次,压力类似于行走时膝盖上的压力。而且,事实证明,人工版本的软骨比天然软骨的耐磨损程度高三倍。

水凝胶在历史上很难固定在膝关节的骨头上,因此该团队还试验了一种可植入的设备来解决这个问题。水凝胶被粘合并夹在一个钛合金底座上,然后将其连接到受损软骨留下的一个孔中。这拥有2MPa的剪切强度,比天然软骨对骨骼的把握强68%。

该团队表示,由这种材料制成的植入物目前正在羊身上进行测试,最快将于2023年4月进行人体临床试验。

该研究发表在《先进功能材料》杂志上。

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